Huyện Ba Vì được thành lập ngày 26 tháng 7 năm 1968 trên cơ sở hợp nhất các huyện Bất Bạt, Tùng Thiện và Quảng Oai của tỉnh Hà Tây, khi mới thành lập, huyện gồm 43 xã: Ba Trại, Ba Vì, Cẩm Lĩnh, Cam Thượng, Châu Sơn, Chu Minh, Cổ Đô, Cổ Đông, Đông Quang, Đồng Thái, Đường Lâm, Hòa Thuận, Khánh Thượng, Kim Sơn, Minh Châu, Minh Quang, Phong Vân, Phú Châu, Phú Cường, Phú Đông, Phú Phương, Phú Sơn, Sơn Đà, Sơn Đông, Tân Đức, Tản Hồng, Tản Lĩnh, Tây Đằng, Thái Hòa, Thanh Mỹ, Thuần Mỹ, Thụy An, Tích Giang, Tiên Phong, Tòng Bạt, Trạch Mỹ Lộc, Trung Hưng, Trung Sơn Trầm, Vân Sơn, Vạn Thắng, Vật Lại, Xuân Sơn, Yên Bài.[1]

Ngày 16 tháng 10 năm 1972, chuyển xã Trung Hưng về thị xã Sơn Tây quản lý, huyện Ba Vì còn lại 42 xã.[2]

Ngày 27 tháng 12 năm 1975, huyện Ba Vì thuộc tỉnh Hà Sơn Bình.[3]

Ngày 18 tháng 12 năm 1976, hợp nhất 2 xã Vân Sơn và Hòa Thuận thành xã Vân Hòa.

Ngày 29 tháng 12 năm 1978, huyện Ba Vì thuộc thành phố Hà Nội.[4]

Ngày 2 tháng 6 năm 1982, chuyển 7 xã: Cổ Đông, Đường Lâm, Kim Sơn, Sơn Đông, Thanh Mỹ, Trung Sơn Trầm, Xuân Sơn về thị xã Sơn Tây và chuyển 2 xã: Tích Giang, Trạch Mỹ Lộc về huyện Phúc Thọ. Huyện Ba Vì còn lại 32 xã.[5]

Ngày 3 tháng 3 năm 1987, thành lập thị trấn Quảng Oai (tách ra từ xã Tây Đằng).[6]

Ngày 12 tháng 8 năm 1991, tái lập tỉnh Hà Tây, huyện Ba Vì lại trở về với tỉnh Hà Tây[7].

Ngày 29 tháng 8 năm 1994, hợp nhất thị trấn Quảng Oai và xã Tây Đằng thành thị trấn Tây Đằng.

Ngày 29 tháng 5 năm 2008, Quốc hội thông qua nghị quyết về việc điều chỉnh địa giới hành chính giữa tỉnh Hà Tây cũ và tỉnh Phú Thọ[8]. Theo đó, toàn bộ diện tích và dân số của xã Tân Đức được chuyển về thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ (nay xã Tân Đức đã sáp nhập vào phường Minh Nông thuộc thành phố Việt Trì).

Huyện Ba Vì còn lại 1 thị trấn và 30 xã, giữ ổn định cho đến nay. 2008

Từ ngày 1 tháng 8 năm 2008, tỉnh Hà Tây sáp nhập vào Thủ đô Hà Nội, Ba Vì lại trở thành một huyện của Hà Nội.[9]